CN110000714A - 一种大直径超薄树脂切割砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为90‑130:10‑35:3‑20:0.2‑3的比例组合而成。本发明所述大直径超薄树脂切割砂轮经过混料、成型以及固化步骤制得。大直径超薄树脂切割砂轮的直径为300‑500mm，厚度为1.8±0.3mm，降低了生产成本，切割开口小，切割的材料损耗降低，切割效率高，使用寿命长。

Description

一种大直径超薄树脂切割砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于树脂砂轮领域，特别涉及一种大直径超薄树脂切割砂轮及其制备方法。
背景技术
树脂切割砂轮作为普通切割磨削工具，应用领域非常广泛，可应用在圆钢、扁钢、槽钢、钢管等金属型材的切割加工方面。目前市场上直径300mm以上的树脂切割砂轮其产品厚度都在3.0mm以上，由于产品较厚，材料耗用较多，切割时开口较宽，被加工材料的损耗也大，同时砂轮越厚切割阻力也大，摩擦热增加，容易烧伤工件。现有技术中的树脂切割砂轮不仅生产成本高，而且使用时能耗也高，另外，由于树脂砂轮产品太厚的原因也使得其在使用过程中损耗过快，使用寿命较短。
因此，提供一种能较少耗材，降低生产成本，而且使用过程能耗低，使用寿命长的大直径且超薄的树脂切割砂轮具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种大直径超薄树脂切割砂轮及其制备方法。本发明所述技术方案制备过程耗材少，成本低，制备的产品使用过程能耗低，产品使用寿命长，使用的效率高。
本发明提供的技术方案如下：
一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为90-130:10-35:3-20:0.2-3的比例组合而成。
所述的玻璃纤维网格布为无碱布，所述玻璃纤维网格布的用量为磨料的重量的0.1-3倍。
优选的，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为100-120:20-30:5-15:0.5-2的比例组合而成。
优选的，所述磨料为棕刚玉、白刚玉、镀依白刚玉、单晶刚玉中的一种或几种，所述磨料的粒度号为F36-F54。
所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1-3(优选1:1.5-2.5)。
所述酚醛树脂液是酚醛树脂与乙醇或丙醇混成而成的，所述酚醛树脂液中酚醛树脂的质量百分数为20-50％。
所述填料为冰晶石、硫铁矿、重晶石、硫酸镁中的至少一种。
所述颜料为本领域常用颜料，例如碳黑。
一种大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A(混料锅A为本领域常用混料锅)中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B(混料锅B为本领域常用混料锅)中混合均匀，再将混料锅A中的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，在常温下(例如25℃、60％相对湿度环境下)静置6-8小时，制得混合物a，备用；
(2)成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具(所述模具为本领域常用模具或者根据常规的制作方法即可制备)中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a(加入混合物a时采取一种均匀平摊的方式)，然后压制成型，成型的压力为5-18MPa(优选8-12MPa)，温度为20-60℃(优选30-50℃)，时间为2-10秒(优选4-5秒)，制得坯体b，备用；
或者，所述成型过程采用一次摊料、模压成型工艺，在模具中先放玻璃纤维网格布，摊料(加入步骤(1)制备的混合物a)，再放玻璃纤维网布，压制成型；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉干燥，然后冷却至50-70℃，然后进行固化，制备所述大直径超薄树脂切割砂轮。
步骤(3)中所述干燥的温度为90-120℃，优选100-110℃，更优选105℃，干燥的时间为1-3小时，优选2-2.8小时，更优选2.5小时。
步骤(3)所述固化过程为多段固化，所述固化温度从50-70℃(优选60℃)逐段升温至180-200℃(优选190℃)，固化总时间为20-28小时(优选24小时)。其中固化曲线为：设定起始温度为50-70℃，保温时间2-3.5小时(优选3小时)，然后以每小时升温6-12℃(优选10℃)的速度升至180-200℃，保温3.5-4.5小时(优选4小时)，逐渐降温冷却，固化完成。
采用本发明的制备方法制备出的大直径超薄树脂切割砂轮的密度为2.2-2.4g/cm3(优选2.3g/cm3)，厚度为1.8±0.3mm，直径为300-500mm。
本发明的大直径超薄树脂切割砂轮中磨料为高堆积密度棕刚玉，其颗粒圆润饱满、韧性强，抗压强度和抗破碎能力强，容易制作高密度高硬度砂轮产品，增强玻璃纤维网格布为无碱布，抗拉强度高，韧性好，抗衰减能力强，能提高产品的回转强度，特别适用于大功率切割工具使用，切割磨削高硬的铸钢材料使用寿命长，效率高，安全性能高，具有良好的应用前景。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明所述大直径超薄树脂切割砂轮直径为300-500mm，厚度从传统的3.0mm下降到1.8mm±0.3mm，切割开口小，切割的材料损耗降低30％；
2.制备过程用料量减少30％，降低了生产成本；
3.本发明所述产品切割磨削高硬的铸钢材料使用寿命长，效率高。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更清楚明白本发明所述技术方案，以下列举一些实施例。
实施例1
一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为90:10:3:0.2的比例组合而成。
所述的玻璃纤维网格布为无碱布，用量为磨料的重量的0.1倍。
所述磨料为棕刚玉，粒度号为F36。
所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1。
所述填料为冰晶石。
一种大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，在常温下静置6小时，制得混合物a，备用；
(2)成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a，然后压制成型，成型的压力为5MPa，温度为20℃，时间为2秒，制得坯体b，备用；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉干燥、然后冷却至50℃，然后进行固化，制备所述大直径超薄树脂切割砂轮。
步骤(3)中所述干燥的温度为90℃，干燥的时间为1小时。
步骤(3)所述固化过程为多段固化，所述固化温度从50℃逐段升温至180℃，固化总时间为20小时。其中固化曲线为：设定起始温度为50℃，保温时间2小时，然后以每小时升温6℃的速度升至180℃，保温3.5小时，逐渐降温冷却，固化完成。
制备出的大直径超薄树脂切割砂轮的密度为2.2g/cm3，厚度为1.8mm，直径为300mm。
实施例2
一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为100:20:5:0.5的比例组合而成。
所述的玻璃纤维网格布，无碱布，用量为磨料的重量的1倍。
所述磨料为白刚玉，粒度号为F40。
所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1.5。
所述填料为硫铁矿。
一种大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，在常温下静置7小时，制得混合物a，备用；
(2)成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a，然后压制成型，成型的压力为8MPa，温度为30℃，时间为4秒，制得坯体b，备用；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉干燥、然后冷却至60℃，然后进行固化，制备所述大直径超薄树脂切割砂轮。
步骤(3)中所述干燥的温度为105℃，干燥的时间为1-3小时，2.5小时。
步骤(3)所述固化过程为多段固化，所述固化温度从60℃逐段升温至190℃，固化总时间为24小时。其中固化曲线为：设定起始温度为60℃，保温时间3小时，然后以每小时升温10℃的速度升至190℃，保温4小时，逐渐降温冷却，固化完成。
制备出的大直径超薄树脂切割砂轮的密度为2.4g/cm3，厚度为1.7mm，直径为400mm。
实施例3
一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为120:30:15:2的比例组合而成。
所述的玻璃纤维网格布为无碱布，用量为磨料的重量的2倍。
所述磨料为镀依白刚玉，粒度号为F45。
所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:2.5。
所述填料为重晶石。
一种大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，在常温下静置8小时，制得混合物a，备用；
(2)成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a，然后压制成型，成型的压力为12MPa，温度为60℃，时间为5秒，制得坯体b，备用；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉干燥、然后冷却至60℃，然后进行固化，制备所述大直径超薄树脂切割砂轮。
步骤(3)中所述干燥的温度为110℃，干燥的时间为2.8小时。
步骤(3)所述固化过程为多段固化，所述固化温度从60℃逐段升温至190℃，固化总时间为24小时。其中固化曲线为：设定起始温度为60℃，保温时间3小时，然后以每小时升温10℃的速度升至190℃，保温4小时，逐渐降温冷却，固化完成。
制备出的大直径超薄树脂切割砂轮的密度为2.3g/cm3，厚度为1.6mm，直径大于400mm。
实施例4
一种大直径超薄树脂切割砂轮，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为130:35:20:3的比例组合而成。
所述的玻璃纤维网格布，用量为磨料的重量的2.5倍。
所述磨料为棕刚玉与单晶刚玉，两者比例为1:1，粒度号为F54。
所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:3。
所述填料为硫酸镁。
一种大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，在常温下静置8小时，制得混合物a，备用；
(2)成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a，然后压制成型，成型的压力为18MPa，温度为60℃，时间为10秒，制得坯体b，备用；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉干燥、然后冷却至70℃，然后进行固化，制备所述大直径超薄树脂切割砂轮。
步骤(3)中所述干燥的温度为120℃，干燥的时间为3小时。
步骤(3)所述固化过程为多段固化，所述固化温度从70℃逐段升温至200℃，固化总时间为28小时。其中固化曲线为：设定起始温度为70℃，保温时间3.5小时，然后以每小时升温12℃的速度升至200℃，保温4.5小时，逐渐降温冷却，固化完成。
制备出的大直径超薄树脂切割砂轮的密度为2.3g/cm3，厚度为2.1mm，直径为500mm。
产品效果测试
将本发明实施例1-4制备的大直径超薄树脂切割砂轮与市售的大直径砂轮切割相同的高硬的铸钢材料，切割的形状相同，统计切割所用时间，切割完后，检查本发明所述大直径超薄树脂切割砂轮与市售的大直径砂轮的磨损情况，另外，对切割后的铸钢材料使用寿命也进行统计，其结果如表1所示。
表1：
由表1可以看出，本发明所述产品切割效率更高，切割过程无磨损发生，使用寿命也明显比市售的大直径砂轮长。另外，制造相同直径的切割砂轮，本发明所述技术方案用料相对现有技术减少30％。

Claims (10)

1.一种大直径超薄树脂切割砂轮，其特征在于，包括增强层和研磨层，所述增强层为玻璃纤维网格布，所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比为90-130:10-35:3-20:0.2-3的比例组合而成，所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉。
2.根据权利要求1所述的大直径超薄树脂切割砂轮，其特征在于，所述玻璃纤维网格布为无碱布，所述玻璃纤维网格布的用量为磨料的重量的0.1-3倍。
3.根据权利要求1所述的大直径超薄树脂切割砂轮，其特征在于，所述磨料为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的大直径超薄树脂切割砂轮，其特征在于，所述酚醛树脂液与酚醛树脂粉的重量比为1:1-3；所述酚醛树脂液是酚醛树脂与乙醇或丙醇混成而成的，所述酚醛树脂液中酚醛树脂的质量百分数为20-50％。
5.根据权利要求1所述的大直径超薄树脂切割砂轮，其特征在于，所述填料为冰晶石、硫铁矿、重晶石、硫酸镁中的至少一种。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：按配方量称取各组分，将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合，然后将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合，再将混料锅A中的混合物与混料锅B中的混合物混合，静置，制得混合物a，备用；
(2)成型：在模具中先加入一半步骤(1)制备的混合物a，再放入玻璃纤维网格布，再加入另一半步骤(1)制备的混合物a，然后压制成型，制得坯体b，备用；
(3)固化：将步骤(2)制备的坯体b放入窑炉进行干燥，然后冷却至50-70℃，然后进行固化，制备得到所述大直径超薄树脂切割砂轮。
7.根据权利要求6所述的大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，步骤(2)中成型的压力为5-18MPa，成型的温度为20-60℃，成型的时间为2-10秒。
8.根据权利要求6所述的大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥的温度为90-120℃，干燥的时间为1-3小时。
9.根据权利要求6所述的大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述固化的过程为：起始温度为50-70℃，保温2-3.5小时，然后以每小时升温6-12℃的速度升至180-200℃，保温3.5-4.5小时，然后冷却，固化完成。
10.根据权利要求6或9所述的大直径超薄树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，固化的时间为20-28小时。
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